domingo, 30 de março de 2025

Modelos Climáticos

Previsões do tempo nos ajudam decidir fornecendo aviso para otimizar rede elétrica, daí, serviços como o Australian Bureau of Meteorology usam matemática complexa da Terra e atmosfera, ou, modelos climáticos e de tempo, sendo que o mesmo software é usado para prever clima futuro nas próximas décadas ou mesmo séculos, previsões, que permitem planejar, ou evitar, impactos de futuras mudanças climáticas, quer dizer, modelos de clima e tempo são complexos.  O Australian Community Climate and Earth System Simulator, por exemplo, é composto por milhões de linhas de código de computador, sem modelos de clima e tempo, tanto para eventos climáticos de curto prazo quanto a futuro de longo prazo, seria mais complexo que atualmente, cujo funcionamento do clima por exemplo, corresponde o comportamento de curto prazo da atmosfera, temperatura em um determinado dia, vento, se está chovendo e quanto, enquanto o tempo trabalha sobre estatística de longo prazo de eventos climáticos a temperatura típica no verão, ou, com que frequência tempestades e inundações acontecem a cada década, sendo que a razão pela qual usamos as mesmas ferramentas de modelagem ao clima e ao tempo é porque ambas são baseadas nos mesmos princípios físicos. Modelos compilam fatores, radiação solar, fluxo de ar e água, superfície terrestre, nuvens em equações matemáticas resolvidas em pequenas caixas de grade tridimensionais e reunidas para prever o estado futuro, sendo que as caixas são como pixels que se juntam para formar imagem maior, em soluções calculadas no computador onde usar mais caixas de grade, resolução mais fina, melhora respostas, no entanto, consome mais recursos de computação, por isso que as melhores previsões precisam de supercomputador como o Gadi da National Computational Infrastructure em Canberra e, como clima e tempo são governados pelos mesmos processos físicos, podemos usar o mesmo software para prever o comportamento de ambos. Diferenças entre clima e tempo se resumem ao conceito, "inicialização", ou, ponto de partida de um modelo, que em muitos casos, a previsão mais simples ao clima de amanhã é a previsão de "persistência", ou, o clima de amanhã será semelhante ao de hoje, significando que, independentemente quão bom seja seu modelo, se começar com condições erradas, não haverá esperança de prever o amanhã, daí, previsões de persistência são boas para temperatura, menos eficazes à outros aspectos do clima como chuva ou vento e, como esses aspectos são os mais importantes do clima a serem previstos, meteorologistas precisam de métodos mais sofisticados. Modelos climáticos usam matemática complexa com informações climáticas, de ontem e hoje, fazendo daí, boa previsão de amanhã grande melhoria em previsões de persistência, mas não perfeitas, além disso, quanto mais à frente prever, mais informações se perdem sobre o estado inicial e pior a previsão, daí, necessidade de atualizar e executar, ou, na linguagem de modelagem, "inicializar" o modelo regularmente para obter melhor previsão, quer dizer, serviços meteorológicos podem prever com segurança de 3 a  7 dias de antecedência, dependendo da região, da estação e do tipo de sistema climático envolvido. Modelos climáticos produzem tipo e frequência de eventos climáticos, mas não previsão específica do clima real, considerando que o efeito cumulativo desses eventos climáticos produz o estado climático que inclui fatores como temperatura média e probabilidade de eventos extremos, portanto, um modelo climático não nos dá resposta com base em informações meteorológicas de ontem ou de hoje, é executado durante séculos para produzir seu próprio equilíbrio à Terra simulada, também conhecido como sistema terrestre, necessita levar em conta processos adicionais de longo prazo não considerados como, circulação oceânica, criosfera ou partes congeladas do planeta, ciclo natural do carbono e emissões de carbono das atividades humanas. Avanços nos últimos 2 anos na previsão do clima com machine learning, levam modelos baseados em machine learning superar modelos baseados em física, daí, necessidade de serem treinados significando necessidade de ser suplementado pela saída de modelos tradicionais, daí, modelos climáticos e meteorológicos são infraestrutura digital crucial, ferramentas à tomadores de decisão, bem como a cientistas e pesquisadores fornecendo suporte à agricultura, gestão de recursos e desastres, daí, entender como funcionam é vital.

Neste ecossistema, aumento de 0,5°C na temperatura tornará inabitável à humanos área do tamanho dos EUA se o aquecimento global atingir 2°C acima da média pré-industrial, quer dizer, 2024 quebrou todos os recordes de temperatura, a temperatura média global subiu 1,5°C acima da média pré-industrial, enquanto descobertas científicas vinculam ciência do clima físico a risco de mortalidade por calor e à medida que mudanças climáticas continuam piorar com eventos climáticos extremos se tornando norma, estudo revela que aumento de 0,5º C na temperatura fará com que mais partes do planeta se tornem quentes demais à vida humana. Publicado na Nature Reviews Earth and Environment, revelou que a massa de terra que seria quente demais até mesmo à humanos jovens e saudáveis, 18 a 60 anos, que manteriam temperatura corporal segura, deverá triplicar criando área inabitável quase o tamanho dos EUA se o aquecimento global atingir 2°C acima da média pré-industrial. O autor principal do artigo esclarece que “as descobertas mostram consequências potencialmente mortais se o aquecimento global atingir 2°C, com limiares de calor insuportáveis, que até agora foram excedidos apenas brevemente à adultos mais velhos nas regiões mais quentes da Terra, provavelmente surgirão para adultos mais jovens", considerando que 2024 quebrou todos os recordes de temperatura e foi o primeiro ano civil com uma temperatura média global de mais de 1,5°C acima da média pré-industrial. Cientistas distinguem entre limites não compensáveis, além dos quais a temperatura corporal central humana aumenta incontrolavelmente e, limites não sobrevivíveis, onde a temperatura central do corpo aumenta à 42°C em 6 horas, enquanto limites não compensáveis ​​foram ultrapassados ​​à todas as idades e limites não sobrevivíveis até agora foram ultrapassados ​​apenas brevemente à adultos mais velhos, concluindo que, “o que a revisão mostra, que particularmente à níveis mais altos de aquecimento, como 4°C acima da média pré-industrial, impactos do calor extremo na saúde podem ser extremamente ruins”, revelando que, certas regiões correm mais risco de cruzar limites críticos de incompensabilidade e insuportabilidade, com pessoas na África Saariana e Sul da Ásia como as mais expostas, observando que, 3 eventos de calor mais mortais do século XXI causaram quase 200 mil mortes, incluindo 72 mil na Europa em 2003 e 62 mil em na Europa em 2022, sendo que a onda de calor russa de 2010 matou 56 mil.

Moral da Nota: IA é inovação tecnológica impactante, raramente pensamos nas origens, embora associem psicologia à saúde mental, sua influência na criação IA ​​foi fundamental, sendo que a ciência da mente forneceu modelos e teorias que permitiram o desenvolvimento de sistemas inteligentes que imitam o pensamento e tomada de decisões, considerando que no século XX, psicólogos buscaram estudar como o cérebro aprende e processa informações, com Donald Hebb, pioneiro que em 1949 propôs conexões entre neurônios são fortalecidas quando ativados simultaneamente, teoria que inspirou Frank Rosenblatt desenvolver o perceptron, ou, a primeira rede neural artificial, no conceito que máquinas aprendem ajustando conexões entre elementos assim como o cérebro, sendo que o perceptron é marco no desenvolvimento IA, demonstrando que as máquinas podem aprender com a experiência em vez de seguir instruções programadas, embora a tecnologia tivesse limitações nos primórdios, lançou bases às redes neurais modernas. Na década de 1980, David Rumelhart aprimorou o perceptron com método matemático chamado retropropagação, técnica que permitiu redes neurais ajustarem conexões de forma eficiente, abrindo caminho à avanços no aprendizado profundo, em 2024, Hinton recebeu o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho em redes neurais, ressaltando a importância da psicologia na evolução IA, sendo que um dos grandes desafios IA ​​é equipar máquinas com raciocínio reflexivo, conhecido como metacognição, conceito introduzido na década de 1970 por John Flavell para descrever capacidade humana de avaliar e melhorar o pensamento, com pesquisas em andamento sobre como incorporar a capacidade aos sistemas IA e melhorar a tomada de decisão, por exemplo, a OpenAI desenvolveu modelos que apresentam melhor desempenho em testes de inteligência fluida avaliando a capacidade de resolver novos problemas sem treinamento prévio. O cientista da computação Edward Lee alertou que exigir explicações de sistemas IA pode ser arriscado com base em pesquisa de Daniel Kahneman ao demonstrar que humanos muitas vezes justificam suas decisões com explicações criadas após o fato que nem sempre reflete seu verdadeiro raciocínio, fenômeno que pode ser transferido à IA gerando justificativas falsas em vez de explicações genuínas, considerando ainda que estudos de Eleanor Maguire mostram que o cérebro humano pode se adaptar a novas tecnologias como observado em taxistas de Londres cujos cérebros são modificados pela memorização de mapas complexos e, à medida que IA avança, é provável que mude o modo como adquirimos conhecimento e resolvemos problemas. 

quinta-feira, 27 de março de 2025

O Carvão

O MOSPI, Ministério de Estatísticas e Implementação de Programas da Índia divulgou Relatório de Estatísticas de Energia de 2024 declarando que o carvão continua sendo importante fonte de eletricidade nacional, enquanto o mundo se apressa para fazer transição da eletricidade gerada por combustíveis fósseis à energia renovável, afastando-se da eletricidade movida a carvão, visto como o maior desafio à Índia. Estudo publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences afirma que as emissões de carvão impactam rendimentos a até 100 km de distância das usinas de energia, "partes de Bengala Ocidental, Madhya Pradesh e Uttar Pradesh expostas ao NO2 ligado ao mineral, cujas perdas anuais de rendimento excedem 10% equivalente a 6 anos de crescimento médio anual de rendimento em arroz e trigo na Índia entre 2011 e 2020". A poluição do ar é uma das principais causas do declínio no rendimento das safras agrícolas, sendo que emissões do carvão, que incluem dióxido de nitrogênio, em particular, prejudicam rendimentos agrícolas como arroz e trigo, alimentos básicos do povo indiano, com o autor principal do artigo esclarecendo que, "entender o impacto das emissões de eletricidade do carvão da Índia na agricultura leva a compensações reais entre atender à crescente demanda de eletricidade com geração de carvão e manter a segurança alimentar". O NO, óxido de nitrogênio, pode interferir diretamente no mecanismo das enzimas críticas dos vegetais, pois é fitotóxico por natureza, Indiretamente, precursor da formação de ozônio, podendo levar à formação de material particulado, MP, no entanto, sabe-se que tanto o ozônio quanto o MP, material particulado, reduzem os rendimentos com perdas globais relativas de rendimento para trigo e arroz de 7-12% e 3-4%, respectivamente, sendo que a eliminação das usinas de carvão da proximidade de campos de cultivo aumentaria a produção de arroz à US$ 420 milhões e de trigo para US$ 400 milhões por ano.

Biodiversidade é a multidão de organismos diversos em determinado ecossistema, essencial para dar suporte à saúde e sustentabilidade da vida na Terra, referindo-se à variedade completa de vida, bactérias e plantas a animais e ecossistemas inteiros, como florestas de mangue ou recifes de corais, espécies de flora e fauna florescentes indicando saúde geral de um ecossistema e, como a biodiversidade é crítica à uma série de indústrias, de produtos farmacêuticos à agricultura, há forte relação entre biodiversidade e economias saudáveis. Trata-se de componente essencial a integridade da biosfera, um dos 9 sistemas planetários que mantêm a Terra em equilíbrio e preservam sua estabilidade e resiliência geral, sendo que 6 deles, incluindo a integridade da biosfera, estão em perigo de maior degradação e colapso, cujos indicadores da saúde do ecossistema natural caíram nos últimos 50 anos, com pesquisa de líderes empresariais pelo Fórum Econômico Mundial classificando a perda de biodiversidade e o colapso do ecossistema como 3º maior risco global nos próximos 10 anos, sendo que a principal razão à perda de biodiversidade é a conversão de terras, com a maior parte causada por alimentos e sistemas agrícolas, com estimativas que a pecuária contribui com 53 % da perda de biodiversidade terrestre, enquanto a agricultura de cultivos responde por 32 %. Já a COP, Conferência das Partes da ONU, que se reúne anualmente para discutir o progresso mundial em direção ao net zero e, o grupo relacionado, a Conferência das Partes da ONU à Convenção sobre Diversidade Biológica, que se reúne a cada 2 anos para discutir a prevenção da perda de biodiversidade, enquanto a primeira COP sobre biodiversidade, COP1, realizada em 1994 nas Bahamas, a COP15, presidida pela China e realizada em Montreal em 2022, foi a maior conferência sobre biodiversidade de todos os tempos com quase 20 mil líderes e representantes, aumento em relação aos menos de 4 mil que compareceram à reunião anterior que adotaram acordo para proteger o capital natural e limitar a perda de biodiversidade. O Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework forneceu metas incluindo, proteger pelo menos 30 % das áreas terrestres, de águas interiores, costeiras e marinhas, garantir que pelo menos 30 % das áreas degradadas estejam sob restauração efetiva, mobilizar US$ 200 bilhões por ano até 2030 para investir na biodiversidade, com países buscando mudanças na política de uso da terra enquanto, o Brasil, por exemplo, se comprometeu recuperar 15 milhões de hectares de pastagens degradadas até 2030, pioneiro no uso de sistemas integrados de lavoura-pecuária-floresta, que maximizam o uso da terra e fornecem benefícios agrícolas e econômicos, sendo que em 2021, mais de 17 milhões de hectares agrícolas já estavam usando essas técnicas. Dentre os mecanismos para lidar com a perda de biodiversidade estão NCS, Soluções Climáticas Naturais, ou, ações baseadas na natureza que reduzem ou sequestram emissões de gases efeito estufa e se apoiam a biodiversidade, soluções que protegem, restauram e gerenciam a natureza para apoiar metas climáticas globais incluindo práticas florestais, práticas relacionadas a pântanos, práticas agrícolas restaurativas ou regenerativas e práticas baseadas no oceano. Pesquisa da McKinsey indica que a ação corporativa pode ajudar a colocar o capital natural no caminho da recuperação até 2050 com desenvolvimento agroflorestal, por exemplo, plantar árvores em terras de cultivo e pastagens e implementar faixas de proteção de cobertura vegetal natural, que pode trazer melhorias na biodiversidade reduzindo em 11 % o déficit de biodiversidade projetado para 2050 e a agricultura regenerativa em grande escala mitigando perda de biodiversidade até 2050, incluindo plantio de culturas de cobertura e uso de agricultura sem plantio direto, que ajuda o solo a reter mais carbono.

Moral da Nota: relatório do Fórum Econômico Mundial analisa desafios no desenvolvimento das economias de hidrogênio limpo, incluindo, baixa demanda por hidrogênio limpo, alto prêmio de preço, ritmo lento de desenvolvimento de infraestrutura, capacidade local limitada em tecnologia e falta de padrões e certificação. Diz como a América Latina pode alavancar recursos solares, eólicos e hidrelétricos para se tornar ator importante no mercado global de exportação de hidrogênio limpo em preocupações com segurança energética impulsionando crescimento econômico regional, daí, emergem Argentina e Chile com ambição de se tornarem exportadores líquidos, enquanto o Chile mostra potencial para produzir o hidrogênio verde mais barato do mundo até 2050, Brasil, Colômbia e México focam na descarbonização local usando hidrogênio limpo para reduzir emissões nacionais, por exemplo, em setores difíceis de reduzir, enquanto, o Panamá e Uruguai são atores focados no direcionamento do desenvolvimento do hidrogênio limpo à setores específicos como transporte marítimo e rodoviário. Nesta linha, surge notícia que o agronegócio brasileiro amplia geração própria de energia solar para reduzir custos testando integração renovável com baterias, fronteira tecnológica que permite estabilizar suprimento elétrico avançando em ampliações de capacidade produtiva e reduzindo consumo de diesel, enxergando nas baterias oportunidade de substituição do diesel considerando que a capacidade solar no setor cresceu mais de 7 vezes desde 2020, com empresas que fornecem soluções de energia, como a WEG, afirmando que o interesse de produtores rurais por sistemas de armazenamento se intensificou e deve se consolidar em 2025 com projetos saindo do papel pós forte queda dos custos das baterias. O agro responde por 14% da potência instalada solar no Brasil, com 4,8 gigawatts, GW, distribuídos em pequenas instalações fotovoltaicas, construídas em telhados ou terrenos sem uso, enquanto o número de unidades consumidoras atendidas no meio rural saltou de 54 mil em 2020 à 471 mil ao final de 2024, conforme Absolar, Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica, com aplicações desde suprir energia à irrigação de lavoura, climatização e iluminação de granjas, bombeamento de água à reservatórios e alimentação de câmaras frias.